Гипотеза Опарина, развитие жизни на земле

1

Содержание

1.Гипотеза А.И.Опарина........................................................................3

2.Развитие жизни на Земле....................................................................3

1 Криптозой............................................................................................4

2 Фанерозой............................................................................................4

а) Палеозой.............................................................................................4

б) Мезозой...............................................................................................5

в) Кайнозой..............................................................................................7

Гипотеза А.И. Опарина.

Среди современных теорий происхождения жизни на Земле, наиболее обоснованной является теория академика А. И. Опарина. Наиболее существенная черта гипотезы Опарина - постепенное усложнение химической структуры и морфологического облика предшественников жизни на пути к живым организмам.

Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

1.Возникновение органических веществ;

2.Возникновение белков;

3. Возникновение белковых тел.

Астрономические исследования показывают, что как звезды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Химические исследования находящегося в галактике газопылевого вещества показали, что в нем наряду с металлами и их окислами обнаружено: водород, аммиак, вода и простейший углеводород - метан.

Второй этап - возникновение белков. Условия для начала процесса формирования белковых структур создались с момента создания первичного океана. Прежде всего, в водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель, т. е. капель микроскопического размера, выпадающих при смешении двух белковых растворов. Отсюда возникла новая закономерность уже биологического характера - естественный отбор коацерватных капель. Под влиянием естественного отбора качество организации белкового вещества все время менялось. В результате возникла та согласованность процессов синтеза и распада, которая привела к возникновению первых живых организмов. Очевидно, они были гетеротрофами, получающие энергию путём бескислородного расщепления органических соединений. Возникновение атмосферы современного химического состава связано с развитием жизни. Появление организмов, способных к фотосинтезу привело к выделению в атмосферу кислорода.

Изучением геохимических процессов с участием живых организмов занимается биогеохимия, созданная в основном трудами Вернадского.

Развитие жизни на Земле.

Развитие жизни на земле делят на эоны: криптозой( скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Эоны делятся на периоды, периоды иногда делят на более мелкие части.

Криптозой.

Земля сформировалась 4,5-7 миллиардов лет назад. Около 4 млрд. лет назад стала остывать и затвердела земная кора, и на Земле возникли условия, позволившие развиться организмам.

Архей.

Это самая длинная эра, началась более 3,5 млрд. лет назад и продолжалась 1 млрд. лет. В это время на Земле были развиты цианобактерии. Важнейшим событием архея было возникновение фотосинтеза. Таким образом, биосфера получила неиссякаемый источник энергии и в атмосфере начал накапливаться кислород.

Протерозой.

Протерозойская эра продолжалась 2 млрд. лет. Медленно, но постоянно увеличивалось содержание кислорода в атмосфере, что привело к формированию озонового экрана в стратосфере. Не менее важным событием было возникновение эукариот. Усложнение эукариотических клеток привело к возникновению полового процесса. Важнейшим этапом в развитии жизни стало появление многоклеточности. Многоклеточность делает возможным специализации пределах одного организма, и, как следствие широкому расселению организмов. Длительная эволюция, в конечном счете, привела к созданию двухступенчатого мейоза современного типа.

Конец протерозоя ознаменовался мощной вспышкой разнообразия многоклеточных организмов. В слоях возрастом 650-700 млн. лет были обнаружены первые отпечатки животных. Эти находки стали причиной выведения в протерозое особого периода - венд.

Венд продолжался примерно 110 млн. дет. Отличительная особенность животных этого периода - отсутствие скелета. В период венда шло активное горообразование, в атмосфере увеличилось количество кислорода до 5% от современного уровня.

Фанерозой.

Палеозой.

Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн. лет назад, длилась 340 млн. лет. Ученые делят ее на шесть периодов.

Кембрий.

Самый ранний из них - кембрий (он продолжался 70 млн. лет). Климат кембрия был умеренным, материки - низменными. В кембрии животные и растения населяли в основном моря.

В этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться скелет, будь то раковина, панцирь или просто колючие шипы. Видимо, мягкотелость становится к этому моменту слишком небезопасной.

Творчество природы, создающей новые формы жизни, в кембрии необычайно плодотворно и разнообразно: почти все типы животного царства получают своих первых представителей. Хордовых, например, представляют существа, похожие на современного ланцетника. Пропуская воду через жаберные щели, они таким образом процеживают из ила съедобные частички.

Моря были густо заселены знаменитыми трилобитами - вымершими предками пауков, скорпионов и клещей.

Ордовик.

За кембрием следует ордовик (он длился 60 млн. лет). В ордовике значительно увеличивается площадь морей. В море обитают различные водоросли. Идёт интенсивный процесс образования рифов кораллами. Появляются первые. Челюстей у них еще нет, но строение рта позволяет хватать живую добычу, что, конечно, гораздо выгоднее бесконечного процеживания ила. Уменьшается разнообразие губок.

Силур.

В следующем периоде - силуре (30 млн. лет) наблюдается иссушение климата, на сушу выходят первые растения (псилофиты), покрывая берега зеленым ковром высотой до 25 см. Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные, приучаясь дышать атмосферным воздухом, - многоножки, черви, пауки и скорпионы. Появляются иглокожие.

В морях трилобитов уже теснят гигантские ракоскорпионы, длина которых порой превышает 2 м. У позвоночных появляется новый, неизвестный прежде орган - челюсти, развившиеся из жаберных щелей бесчерепных (например, ланцетника). Чтобы добыча не ускользнула из этих челюстей, рыбы приобретают одновременно парные плавники, увеличивающие маневренность.

Девон.

Следующий период - девон (60 млн. лет). Сушу заселяют плауны, папоротники, хвощи, мхи. В их зарослях уже живут первые насекомые.

Выбираются на сушу и позвоночные. Климат в девоне был сухой, температура в течение года резко изменялась. Многие водоемы пересыхали. Некоторые рыбы стали на время засухи зарываться в ил. Для этого нужно было уметь дышать атмосферным воздухом. Но особенно многообещающей для дальнейшей эволюции оказалась группа кистеперых рыб. Помимо легочного дыхания они имели подвижные мускулистые плавники, похожие на лапы. С их помощью они ползали по дну. Чтобы не погибнуть в пересохшем водоеме, кистеперые рыбы отправлялись в сухопутные странствия в поисках воды. При этом они путешествовали на довольно большие расстояния. Естественно, выживали те, которые лучше могли двигаться по суше. Правда, слабых легких для дыхания было недостаточно. Как еще дышать, если жабры на суше не годятся? Только через кожу. Поэтому рыбья чешуя уступила место гладкой влажной коже.

Так в девоне кистеперые рыбы постепенно покинули родную стихию и дали начало первым земноводным - стегоцефалам (панцирноголовым).

Карбон.

Вслед за девоном наступил карбон, или каменноугольный период (65 млн. лет). Впервые огромные пространства суши покрылись болотистыми лесами из древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Происходит потепление климата.

Глядя на современные небольшие плауны, трудно представить, что их предки достигали 40 м в высоту и 6 м в обхвате. Помимо них начинают растростронятся голосеменные.

Из падавших в воду и постепенно превращавшихся в уголь стволов образовались залежи каменного угля. Самый ценный уголь (антрацит) получался из скоплений множества спор, которые роняли в воду деревья того времени.

Впервые жизнь, освоившая воду и сушу, сделала шаг и в третью стихию - воздух. Первыми и единственными, кто поднялся в воздух в лесах каменноугольного периода, были насекомые. Порой они вырастали до невероятных размеров. Размах крыльев некоторых стрекоз достигал 70 см. А в зарослях помимо пауков и скорпионов стали встречаться, например, тараканы (размером иногда с морскую свинку).

Жизнь сумела окончательно оторваться от породившей ее водной стихии. Почти одновременно это удалось рептилиям и семенным папоротникам, предкам хвойных. У растений появились семена вместо спор, у яиц рептилий - скорлупа. Зародыши в семени и яйце были защищены оболочками, обеспечены пищей. Из яиц рептилий вылуплялся уже не беспомощный головастик, а уменьшенная копия родителя.

Рептилиям уже не нужна была голая кожа для дыхания - вполне хватало легких. Они «заковались обратно в панцирь» из чешуи и роговых щитков.

Пермь.

Последний период эры древней жизни - пермь, или пермский период (55 млн. лет). Климат стал холоднее и суше. Влажные леса из папоротников и плаунов исчезли. Вместо них появились и широко разрослись хвойные.

Земноводных все больше теснили рептилии, шедшие к своему господству на планете.

Итак, наиболее существенный этап жизни в палеозое - появление многоклеточных организмов, а так же выход их на сушу.

Мезозой.

Мезозойская эра наступил 230 млн. лет назад и длилась 163 млн. лет. Она делится на три периода: триас (35 млн. лет), юру, или юрский период (58 млн. лет), и мел, или меловой период (70 млн. лет).

В течение мезозойской эры океаны Земли изобиловали моллюсками: белемнитами, похожими на кальмаров (их ископаемые раковины называют «чертовыми пальцами»), и аммонитами. Раковины некоторых аммонитов достигали 3 м в диаметре.

Триас

Начался триасовый период 235 ± 10 млн. лет назад, продолжительность 50 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела. Для триасового периода характерно обновление морской и наземной фауны. В морях главную роль среди беспозвоночных играли аммоноидеи (цератиты), пелециподы, гастроподы; впервые появились белемниты, костистые рыбы. Характерен расцвет пресмыкающихся -- крупных рептилий (динозавров), появились первые млекопитающие (яйцекладущие и сумчатые). В растительном мире преобладали папоротники, цикадофиты, гинкговые и хвойные. Основные полезные ископаемые триасового периода -- угли, нефть, алмазы, уран, медно-никелевые руды.

Юра

В морском бассейне в начале юры произошло значительное обновление состава аммонитов, достигли расцвета белемниты; распространены губки и колониальные кораллы (рифовые постройки). Развиты рыбы. Среди наземной фауны появились летающие ящеры и птицы. Отдельные представители пресмыкающихся достигли громадных размеров. Млекопитающие малочисленны и примитивны. В составе наземной растительности преобладают голосеменные: гинкговые, саговниковые, беннеттиты и хвойные; много папоротников, хвощей и др.

В юре у динозавров появились и другие теплокровные соперники - первоптицы (археоптериксы). Они имели еще очень много общего с рептилиями: например, челюсти, усеянные острыми зубами.

Мел

Название происходит от белого писчего мела -- осадочных отложений, широко распространенных в верхнем отделе системы. Климат мелового периода был теплым. Ледниковые шапки на полюсах отсутствовали. Тропический пояс был очень широким и простирался далеко к северу и югу, охватывая современные средние широты. Севернее и южнее от него располагались теплоумеренные пояса, простиравшиеся до полярных широт.

Начало мелового периода в значительной степени унаследовало органический мир юрского: в морской биоте продолжали развиваться те же основные группы беспозвоночных животных -- аммониты, белемниты, двустворчатые и головоногие моллюски. В окраинных тепловодных морях развивались рифовые постройки, образованные шестилучевыми кораллами и известковыми губками -- строматопоратами. Среди морских позвоночных заметное место занимали продолжавшие существовать крупные рептилии -- ихтиозавры, плиозавры и плезиозавры. На суше наступил расцвет эры рептилий -- появились разнообразные растительноядные и хищные динозавры. Млекопитающие составляли незначительный и почти незаметный элемент наземной фауны. Это были мелкие, величиной с крысу, но проворные и хищные создания, однопроходные, сумчатые и плацентарные. Некоторые ученые полагают, что именно они сыграли большую роль в вымирании динозавров в конце периода. Во второй половине периода произошли крупнейшие изменения в составе органического мира планеты. Появились цветковые (покрытосеменные) растения, которые быстро завоевывали различные местообитания, потеснив голосеменных и папоротникобразных. В морях появились гигантские морские крокодилы -- мозазавры, среди аммонитов возникли новые формы с необычной для этой группы формой раковины: развернутой, прямой, крючкообразной, улитковидной, с упрощенной лопастной линией. Также появились новые группы белемнитов; своеобразная группа прикрепленных двустворчатых моллюсков -- рудистов, которые обладали раковиной, копирующей по форме коралловые кубки, и строившие, как и кораллы, рифы.

Необычайное богатство и расцвет различных групп органического мира внезапно прервалось в конце мелового периода. За короткое по геологическим масштабам время вымерло большинство крупных групп морских и наземных животных. Исчезли с лица Земли динозавры, морские и летающие рептилии. Вымерли аммониты, белемниты, рудисты составлявшие характерный облик морской биоты мелового периода. Более чем вдвое сократилось общее разнообразие животного мира планеты. Однако это великое вымирание, второе по своим масштабам за всю историю Земли (более крупное произошло ранее, на рубеже палеозойской и мезозойской эр), мало сказалось на наземной растительности. Покрытосеменные растения продолжали вытеснять более низкоорганизованные группы, появились настоящие травы, и в частности, злаковые растения.

Наиболее приемлемой гипотезой причин такого резкого изменения в облике органического мира считается так называемая «импактная гипотеза», объясняющая столь катастрофические изменения следствием падения на Землю крупного метеорита или астероида. Это привело к долговременному запылению земной атмосферы, резкому сокращению фотосинтезирующей деятельности и продуктивности наземных и морских растений и, как следствие, к вымиранию звено за звеном представителей глобальной пищевой пирамиды.

Кайнозой.

Кайнозойская эра, начавшаяся 67 млн. лет назад, стала царством птиц, млекопитающих, насекомых и цветковых растений. Она продолжается и сейчас.

Ученые разделяют ее на 3 периода: палеоген, неоген и антропоген. Последний из этих периодов, в котором появляется человек, начался около 2 млн. лет назад.

Палеоген

Начало палеогенового периода 66 ±3 млн. лет назад, продолжительность 41 млн. лет. Подразделяется на 3 отдела: палеоцен, эоцен и олигоцен. В палеогеновом периоде происходили крупные тектонические движения с образованием горных сооружений (Кордильеры, Анды). Максимальная трансгрессия в конце эоцена. К началу палеогенового периода широкое развитие получили млекопитающие, появились насекомые, грызуны, приматы; вымерли многие группы пресмыкающихся, существовали амфибии, костистые рыбы. Из морских организмов большое значение для корреляции толщ имеют фораминиферы, наннопланктон, радиолярии, диатомеи. В растительном мире преобладали покрытосеменные и голосеменные.

Неоген

ачало неогеновой системы 23,5-25 млн. лет назад, продолжительность 22-23 млн. лет. Подразделяется на 2 отдела: миоцен и плиоцен. В неогеновой системе растительный и животный мир становятся близкими современному. В течение неогенового периода в результате альпийской складчатости произошло образование гор Кавказа, Альп, Гималаев. Неогеновая система богата месторождениями нефти, газа, бурого угля, солей, бокситов.

Антропоген.

Длительность четвертичного периода оценивается от 700 тыс. лет до 2,5-3,5 млн. лет. Подразделяется на стоцен и голоцен. В течение антропогенного периода рельеф, климат, растительность и животный мир приняли современный облик; характерно развитие оледенений (особенно в Северном полушарии). С этим периодом связано становление человека (см. Антропогенез).